[发明专利]一种基于受激类拉曼的前向布里渊光纤激光传感器

权利要求书

1.一种基于受激类拉曼的前向布里渊光纤激光传感器，其特征在于，包括：可调谐单频激光器（1）、掺铒光纤放大器（2）、偏振控制器（3）、第一光耦合器（4）、第二光耦合器（5）、单模光纤（6）、温度/应变控制系统（7）、偏振合束器（8）、第三光耦合器（9）、光电二极管（10）、频谱仪（11）和光谱仪（12）；其中温度/应变控制系统（7）包括第一光纤固定夹具（7a）、第二光纤固定夹具（7b）、加热器（7c）；

可调谐单频激光器（1）产生的泵浦光，经掺铒光纤放大器（2）放大，通过偏振控制器（3）在第一光耦合器（4）的端口a输入，经过第一光耦合器（4）后输出光被分为两束反向传输的相干光，从第一光耦合器（4）的端口b、端口c输入第二光耦合器（5），从端口e输入第二光耦合器（5）的光分成两束反向传播光束从端口h和端口g输出，从端口h输入第二光耦合器（5）的光分成两束反向传播光束从端口e和端口f输出，从端口f、端口g输入的光经过置于温度/应变控制系统（7）的单模光纤（6）组成的光纤环，发生谐振后返回到第二光耦合器（5）中，再从端口e和端口h返回到第一光耦合器（4）中发生解调，当第二光耦合器（5）和单模光纤（6）形成的谐振腔的布里渊增益高于损耗时，形成前向受激类拉曼激光信号从第一光耦合器（4）的端口b和端口c输入，满足相位条件的激光从d端口输出，不满足相位条件的光从a端口输出，经端口d输出的激光经偏振合束器（8）调整偏振状态后，进入第三光耦合器（9）中分为两束激光，一束由光电二极管（10）和频谱仪（11）记录光谱，另一束直接由光谱仪（12）记录光谱，通过改变温度/应变控制系统（7）内单模光纤（6）所受的温度或应变环境，探测不同受激类拉曼散射类R_0m布里渊模式频移量，实现灵敏度可调的温度应变传感；所述相位条件是：从第二光耦合器（5）的端口e和端口h输出至第一光耦合器（4）的端口b和端口c的激光，在第一光耦合器（4）作用下均分为两束激光，分别从第一光耦合器（4）的端口a和端口d输出，若从第一光耦合器（4）的端口b和端口c输入的激光分出至端口d的激光同相位，则满足相位条件，否则不满足相位条件。

2.如权利要求1所述的基于受激类拉曼的前向布里渊光纤激光传感器，其特征在于，所述可调谐单频激光器（1）采用中心波长为1550nm，光谱线宽为400 GHz，边模抑制比45 dB，相对噪声为-145 dB/Hz，最大输出功率为10dBm，波长可调范围为1520-1630 nm的连续运行激光器。

3.如权利要求1所述的基于受激类拉曼的前向布里渊光纤激光传感器，其特征在于，所述掺铒光纤放大器（2）增益为15 dB，波长范围为1528 nm~1565 nm。

4.如权利要求1所述的基于受激类拉曼的前向布里渊光纤激光传感器，其特征在于，所述第一光耦合器（4）、第二光耦合器（5）、第三光耦合器（9）的分光比为50:50，用来将泵浦光分成两束相干光束。

5.如权利要求1所述的基于受激类拉曼的前向布里渊光纤激光传感器，其特征在于，所述单模光纤（6）是长度为10 km的SM-28单模光纤，提供非线性布里渊增益。

6.如权利要求1所述的基于受激类拉曼的前向布里渊光纤激光传感器，其特征在于，所述光电二极管（10）的响应带宽为0~12 GHz，响应波长范围为400 nm~1650 nm。

7.如权利要求1所述的基于受激类拉曼的前向布里渊光纤激光传感器，其特征在于，频谱仪（11）带宽是0~26.5 GHz，最小分辨率是1 Hz，用以分析由光电探测器转化的电信号。

8.如权利要求1所述的基于受激类拉曼的前向布里渊光纤激光传感器，其特征在于，所述光谱仪（12）分辨率为0.02 nm，用来观测激光输出。

9.如权利要求1所述的基于受激类拉曼的前向布里渊光纤激光传感器，其特征在于，温度/应变控制系统（7）的第一光纤固定夹具（7a）和第二光纤固定夹具（7b）用于固定夹持所述单模光纤（6），以改变单模光纤环所处的应变环境；所述加热器（7c）与单模光纤（6）连接，以改变单模光纤环所处的温度环境。